直流电机绕组自动生成软件设计电气自动化工程
直流电机绕组自动生成软件设计电气自动化工程[20200410141345]
摘要
本课题研究的是直流电机绕组自动生成软件设计，使用MATLAB软件来绘制绕组图形。主要是运用MATLAB里面的GUI界面设计功能，然后配合MATLAB编程绘制出直流电机的五种电枢绕组，即单叠绕组、复叠绕组、单波绕组、复波绕组，混合绕组。通过公式绕组计算公式，编写相应的程序算法，能够绘制出任意极数和槽数的直流电机电枢绕组，做到绕组图形的自动生成。
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关键字:单叠绕组复叠绕组单波绕组复波绕组混合绕组
目 录
1.绪论
1.1.课题的背景与来源··············································1
1.2课题的思路与实现方法··········································1
1.3课题的现实意义················································1
1.4 课题研究的内容和要解决的问题··································2
2.直流电机绕组的定义和计算······································3
2.1直流电机电枢绕组概要········································· 3
2.1.1单叠绕组类型··············································5
2.1.2复叠绕组类型··············································6
2.1.3 单波绕组类型············································· 7
2.1.4 复波绕组类型············································· 9
2.1.5 混合绕组类型·············································10
2.2本章小结·····················································11
3.软件设计部分···················································12
3.1MATLAB的GUI界面设计·····································12
3.2软件设计的思路与原理········································14
3.3软件设计的流程图···········································19
3.4软件的调试与实现···········································20
3.5软件编写过程中出现的问题和解决措施 ·························25
3.6本章小结····················································26
4.总结···························································27
参考文献························································28
附录····························································29 致谢···························································53
1.绪论
1.1课题的背景与来源
绘制直流电机电枢绕组图形在过去一段时间，曾经是通过借助一些机械绘图软件如AutoCAD，浩辰CAD软件，中望CAD软件虽然这些软件功能十分强大，绘制出的图形非常精美，但是仍发现部分不足之处，手动画绕组显得很吃力，如果能够设计一个可以自动生成电枢绕组图形的软件，就克服了上面所提到的问题，这也是本课题研究的重点。
1.2课题思路与实现方法
本课题的思路就是深刻理解直流电机绕组的类型以及弄清楚绕组的换向片和绕组元件之间的连接关系，同时也要弄清楚换向片角度和槽数、极数之间的联系。不同的绕组对槽数、极数要求也不一样，在编程的时候要很好的实现绕组的计算公式和程序代码之间转化，这个非常关键。另外掌握MATLAB里面的plot函数也非常关键，整个绕组图形的绘制都是基于plot函数而来，用MATLAB程序语言编写绕组的计算代码，并与GUI界面内的控件联系起来，实现绕组图形的绘制。
1.3课题的现实意义
基于MATLAB的直流电机绕组自动生成软件设计，是MATLAB图形绘制的一个应用，由MATLAB编写的程序语言配合其自身的GUI图形设计界面，可以将直流电机的绕组完美的再现出来。而用MAYLAB来编写这个软件有着独到的优势。其一，MATLAB的语言是一种高级编程语言，它不同于C语言、C++、JAVA、B语言等等，这些语言烦而复杂，短时间内难于很好的掌握，但MATLAB的语言则相对比较简单，语句采用的是数学形式，调试程序手段丰富、调试速度快，而且可以快速排除输入程序时书写、语法等错误。本课题的MATLAB软件设计目的在于减少手工绘制绕组图形的繁琐，减少了人力、物力、财力的投入，并且由MATLAB画出的绕组图形形象、生动。
关于直流电机绕组的研究，国内外已经有很多相关论文、期刊、杂志等与之相关的成果。如其中有的是偏向于软件方面，有的是偏硬件方面，其中很多都是着眼于提升绕组性能的研究，比如通过改变绕组的材料，改变绕组的布线方式等方法，用软件来解决直流电机绕组问题的一般是基于C++语言或JAVA等语言来解决的，当然也有用MATLAB解决的。但MATLAB有着其突出的优点，代码短而高效，绘图很方便，MATLAB有着强大的绘图功能，可以轻松绘制一般的二维三维图形。目前国内外的发展趋势呈现软件模拟硬件化的潮流，在这过程中MATLAB的运用显然在其中起到了领头羊的作用。
1.4本课题的主要研究内容及要解决的问题
这个课题是通过用MATLAB语言来设计一个画直流电机绕组的软件并通过GUI界面显示出来。直流电机的绕组包括—单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组，混合绕组。通过MATLAB语言与GUI界面将其画出来，准确的说就是用MATLAB编一个画直流电机绕组的软件，将画出的绕组图形在GUI界面里显示出来。这种编程方法有两种—一种是将五种绕组的程序一一编写出来，再分别用单独的GUI界面显示。这种方法需要用逐个打开来画，比较繁琐。故本课题采用的是将五种绕组的程序编在一起，将它们放在同一个GUI界面内显示。画绕组的程序是通过绕组的计算表达式，如知道直流电机的绕组的节距、槽数，极数就可以用MATLAB程序语言来编写。
2.直流电机绕组的定义和计算
2.1直流电机电枢绕组的概要
绕组的概述：直流电机的绕组分为定子绕组，和转子绕组。定子绕组分为主磁极绕组（又称励磁和换向极绕组，转向绕组习惯上又称为电枢绕组）。直流电动机的电枢绕组是由若干绕组元件在电枢铁心表面各槽中以一定的规律分布，并由换向片相连构成的。每槽内有两层元件边，每个元件的两个边分别置于不同槽的上层与下层。每槽的每层可并列若干个元件边，这可看作一个实槽由若干个虚槽组成。假设u为一个实槽中虚槽的数目，Q为总实槽数的数目，Q0为总虚槽的数目，S为元件总数，则Q0=u*Q=S。
摘要
本课题研究的是直流电机绕组自动生成软件设计，使用MATLAB软件来绘制绕组图形。主要是运用MATLAB里面的GUI界面设计功能，然后配合MATLAB编程绘制出直流电机的五种电枢绕组，即单叠绕组、复叠绕组、单波绕组、复波绕组，混合绕组。通过公式绕组计算公式，编写相应的程序算法，能够绘制出任意极数和槽数的直流电机电枢绕组，做到绕组图形的自动生成。
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关键字:单叠绕组复叠绕组单波绕组复波绕组混合绕组
目 录
1.绪论
1.1.课题的背景与来源··············································1
1.2课题的思路与实现方法··········································1
1.3课题的现实意义················································1
1.4 课题研究的内容和要解决的问题··································2
2.直流电机绕组的定义和计算······································3
2.1直流电机电枢绕组概要········································· 3
2.1.1单叠绕组类型··············································5
2.1.2复叠绕组类型··············································6
2.1.3 单波绕组类型············································· 7
2.1.4 复波绕组类型············································· 9
2.1.5 混合绕组类型·············································10
2.2本章小结·····················································11
3.软件设计部分···················································12
3.1MATLAB的GUI界面设计·····································12
3.2软件设计的思路与原理········································14
3.3软件设计的流程图···········································19
3.4软件的调试与实现···········································20
3.5软件编写过程中出现的问题和解决措施 ·························25
3.6本章小结····················································26
4.总结···························································27
参考文献························································28
附录····························································29 致谢···························································53
1.绪论
1.1课题的背景与来源
绘制直流电机电枢绕组图形在过去一段时间，曾经是通过借助一些机械绘图软件如AutoCAD，浩辰CAD软件，中望CAD软件虽然这些软件功能十分强大，绘制出的图形非常精美，但是仍发现部分不足之处，手动画绕组显得很吃力，如果能够设计一个可以自动生成电枢绕组图形的软件，就克服了上面所提到的问题，这也是本课题研究的重点。
1.2课题思路与实现方法
本课题的思路就是深刻理解直流电机绕组的类型以及弄清楚绕组的换向片和绕组元件之间的连接关系，同时也要弄清楚换向片角度和槽数、极数之间的联系。不同的绕组对槽数、极数要求也不一样，在编程的时候要很好的实现绕组的计算公式和程序代码之间转化，这个非常关键。另外掌握MATLAB里面的plot函数也非常关键，整个绕组图形的绘制都是基于plot函数而来，用MATLAB程序语言编写绕组的计算代码，并与GUI界面内的控件联系起来，实现绕组图形的绘制。
1.3课题的现实意义
基于MATLAB的直流电机绕组自动生成软件设计，是MATLAB图形绘制的一个应用，由MATLAB编写的程序语言配合其自身的GUI图形设计界面，可以将直流电机的绕组完美的再现出来。而用MAYLAB来编写这个软件有着独到的优势。其一，MATLAB的语言是一种高级编程语言，它不同于C语言、C++、JAVA、B语言等等，这些语言烦而复杂，短时间内难于很好的掌握，但MATLAB的语言则相对比较简单，语句采用的是数学形式，调试程序手段丰富、调试速度快，而且可以快速排除输入程序时书写、语法等错误。本课题的MATLAB软件设计目的在于减少手工绘制绕组图形的繁琐，减少了人力、物力、财力的投入，并且由MATLAB画出的绕组图形形象、生动。
关于直流电机绕组的研究，国内外已经有很多相关论文、期刊、杂志等与之相关的成果。如其中有的是偏向于软件方面，有的是偏硬件方面，其中很多都是着眼于提升绕组性能的研究，比如通过改变绕组的材料，改变绕组的布线方式等方法，用软件来解决直流电机绕组问题的一般是基于C++语言或JAVA等语言来解决的，当然也有用MATLAB解决的。但MATLAB有着其突出的优点，代码短而高效，绘图很方便，MATLAB有着强大的绘图功能，可以轻松绘制一般的二维三维图形。目前国内外的发展趋势呈现软件模拟硬件化的潮流，在这过程中MATLAB的运用显然在其中起到了领头羊的作用。
1.4本课题的主要研究内容及要解决的问题
这个课题是通过用MATLAB语言来设计一个画直流电机绕组的软件并通过GUI界面显示出来。直流电机的绕组包括—单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组，混合绕组。通过MATLAB语言与GUI界面将其画出来，准确的说就是用MATLAB编一个画直流电机绕组的软件，将画出的绕组图形在GUI界面里显示出来。这种编程方法有两种—一种是将五种绕组的程序一一编写出来，再分别用单独的GUI界面显示。这种方法需要用逐个打开来画，比较繁琐。故本课题采用的是将五种绕组的程序编在一起，将它们放在同一个GUI界面内显示。画绕组的程序是通过绕组的计算表达式，如知道直流电机的绕组的节距、槽数，极数就可以用MATLAB程序语言来编写。
2.直流电机绕组的定义和计算
2.1直流电机电枢绕组的概要
绕组的概述：直流电机的绕组分为定子绕组，和转子绕组。定子绕组分为主磁极绕组（又称励磁和换向极绕组，转向绕组习惯上又称为电枢绕组）。直流电动机的电枢绕组是由若干绕组元件在电枢铁心表面各槽中以一定的规律分布，并由换向片相连构成的。每槽内有两层元件边，每个元件的两个边分别置于不同槽的上层与下层。每槽的每层可并列若干个元件边，这可看作一个实槽由若干个虚槽组成。假设u为一个实槽中虚槽的数目，Q为总实槽数的数目，Q0为总虚槽的数目，S为元件总数，则Q0=u*Q=S。
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